Пространственные данные - определение термина

Метаданные

Метаданные — информация о данных, описывающая их особенности. Например, про отдельный набор мы хотели бы знать:

кто, как и когда создал этот набор
как правильно его цитировать при использовании
какая лицензия у данных
каков масштаб данных
многое многое другое.

Существует огромное количество специальных форматов и спецификаций для описания геоданных: американский FGDC, европейские ISO19115/ISO19139 и INSPIRE, наконец наш ГОСТ Р 52573-2006.

Совет: Вам не обязательно заполнять огромное количество характеристик ваших данных, но старайтесь сопровождать свои данные небольшим описанием, содержащим ответы на основные вопросы.

Картографические данные

Картографические данные представляют собой картографическую информацию, которая хранится в цифровой форме. Картографическая информация может быть двух типов – пространственная и описательная.

Описание положения и формы географических объектов, а также их пространственных связей с другими объектами – это пространственная информация. Табличные данные об этих объектах относятся к описательной информации.

Картографические данные – это описываемые на карте географические объекты, которые в основном классифицируются на точки, линии, площади.

Рисунок 1. База данных MODIS. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Точками может быть показано расположение колодцев, места дорожных аварий и др. Связанные друг с другом точки образуют линии, не имеющие ширины.

К таким линейным объектам можно отнести дорогу, трубопровод, просеку и др. Территория, ограниченная замкнутой линией, образует площадь или полигон.

Любой полигон имеет длину и ширину, т. е. площадь. Примерами полигонов могут быть площади с определенным типом почвы.

Описательные данные не являются графическими и относятся ко второму типу данных. Описательная информация называется атрибутом и хранится в базе данных об объектах, расположенных на карте.

К описательной информации относятся, например, названия городов, рек, гор, номера дорог и т. д.

Структурные данные могут быть двух типов – топология и слои. Для выделения пространственной связи между объектами применяют топологию, которая обеспечивает связь между линиями, точками, полигонами. Слои применяются для структурирования данных.

Топологическая информация описывает расположение объектов в пространстве относительно друг друга. Использование таких терминов, как «объект находится правее или левее» для геоинформационной системы (ГИС) не подходит, поскольку топологию необходимо определить точно для выполнения пространственного анализа.

Топология определяет свойства объектов, описывая их пространственную связь. Информация, которую она в себя включает, это соответствие условных знаков определенным объектам, соединение точек друг с другом, точки и линии, образующих полигоны.

Вся эта информация хранится в ГИС. Информация на карте большинством ГИС разделяется на картографические слои, содержащие информацию только об одном типе объектов.

Слои в ГИС должны быть связаны друг с другом для того, чтобы получить значимые аналитические результаты. Связь слоев идет через общую систему координат базы данных.

Применение географических данных

Географические данные имеют широкий спектр применений в различных областях. Они играют важную роль в исследованиях, планировании, анализе и принятии решений.

Ниже перечислены основные области применения географических данных:

География и геология: Географические данные помогают определить местоположение и форму земной поверхности, изучать климат, распределение растений и животных, оценивать возможности и риски на территории.
Градостроительство и урбанистика: Географические данные используются для разработки планов развития городских территорий, определения местоположения объектов инфраструктуры, оценки воздействия строительства на окружающую среду.
Транспорт и логистика: Географические данные помогают оптимизировать маршруты доставки, планировать и контролировать движение транспорта, анализировать загруженность дорог и транспортной инфраструктуры.
Сельское хозяйство: Географические данные используются для определения наиболее подходящих участков для сельскохозяйственного использования, анализа почвенных и климатических условий, планирования выращивания и обработки сельскохозяйственных культур.
Экология: Географические данные помогают изучать экосистемы, выявлять уязвимые места для природы, анализировать распределение и изменение видов, планировать охрану природных ресурсов.
Туризм и рекреация: Географические данные используются для разработки туристических маршрутов, планирования отдыха, поиска интересных мест и достопримечательностей.

Это лишь некоторые примеры применения географических данных. В современном мире эти данные являются неотъемлемой частью множества отраслей и деятельности, обеспечивая более эффективное планирование, принятие решений и улучшение нашей жизни в целом.

Интернет-ГИС

/(41)Интеграция ГИС и сетевых технологий Интернет-ГИС, составлять, размещать отыскиватьэлектронные карты в сети, работать с ними Интернет-ГИС

воспроизводит

функции обычных ГИС, но при этом пользователь получает возможность работать с программным обеспечением, которое необязательно инсталлировано на его ПК; обеспечивает распределенность пространственных данных, средств анализа и динамическую связь с источниками данных; осуществляет поиск пространственных данных и запросы к ним; обеспечивает оперативное обновление информации; реализует две технологии картографирования:

карты создаются на удаленном сервере по запросу пользователя и затем передаются ему, к пользователю поступают лишь файлы исходных данных, и он самостоятельно выполняет их обработку и составление карт.

Как работает ГИС

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам, или ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги или километровый столб на магистрали и т.п.

послойное представление географической информации в ГИС

ГИС-технологии и перспективы их развития

ГИС-технологии, согласно программе по обеспечению населения РФ, должны развиваться и модернизироваться. Для реализации этой цели, министерство РФ в делах информации связи запустило разработку системы и дизайна интернет-сайтов Федеральной целевой программы, название которой «Единая Россия». Недавно была подписана «Концепция развития и формирования единого информационного пространства государственных информационных ресурсов России».

Развитие данного процесса осуществляется в два этапа:

Создание электронного представительства ФЦП, наполнение сайтов значимой информацией социального характера.
Регистрация сайтов в интерактивный портал.

Портал будет работать согласно следующим принципам

устранение абсолютно всех барьеров административного характера при внедрении коммуникативных и информационных технологий;
невозможность повторения работ, реализуемых под эгидой других проектов;
минимизация затрат с максимальной экономией денежных ресурсов для бюджетных средств с последующим снижением финансовой нагрузки;
обязательная открытость всех новейших концепций для обсуждения новых целей и задач;
обязательное достоверное отображение информации, отражающей официальную позицию органов исполнительной власти.

Состоянием на сегодня, в сфере современного компьютерного общества прослеживается важная тенденция, связанная с переходом в сетевую среду передачи информационных данных. Средние и малые компании занимаются объединением собственных компьютеров в единую информационную сеть. Центральная проблема состоит в том, что сложно обеспечить совместный доступ к информации, а так же, не менее сложно защитить эту информацию от несанкционированного доступа. Таким образом, разработчики пытаются массово внедрить ГИС и сориентировать его на массового непрофессионального пользователя.

Слайд 5Базовыми (элементарными) типами пространственных объектов, которыми оперируют современные ГИС, обычно считаются

(в скобках приведены их синонимы): точка (точечный объект) — О-мерный объект, характеризуемый плановыми координатами; линия (линейный объект, полилиния) — l-мерный объект, образованный последовательностью не менее двух точек с известными плановыми координатами (линейными сегментами или дугами); область (полигон, полигональный объект, контур, контурный объект) — 2-мерный (площадной) объект, внутренняя область, ограниченная замкнутой последовательностью линий (дуг в векторных топологических моделях (данных) или сегментов в модели «спагетти») и идентифицируемая внутренней точкой (меткой);

Ключевые преимущества ГИС

удобное для пользователя отображение пространственных данных
Картографирование пространственных данных, в том числе в трехмерном измерении, наиболее удобно для восприятия, что упрощает построение запросов и их последующий анализ.
интеграция данных внутри организации
Геоинформационные системы объединяют данные, накопленные в различных подразделениях компании или даже в разных областях деятельности организаций целого региона. Коллективное использование накопленных данных и их интеграция в единый информационный массив дает существенные конкурентные преимущества и повышает эффективность эксплуатации геоинформационных систем.
принятие обоснованных решений
Автоматизация процесса анализа и построения отчетов о любых явлениях, связанных с пространственными данными, помогает ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений.
удобное средство для создания карт
Геоинформационные системы оптимизируют процесс расшифровки данных космических и аэросъемок и используют уже созданные планы местности, схемы, чертежи. ГИС существенно экономят временные ресурсы, автоматизируя процесс работы с картами, и создают трехмерные модели местности.

Пространственная информация в ГИС

Пространственная (картографическая) информация в ГИС

Пространственная (картографическая) информация является основой информационного блока ГИС, в связи с чем способы ее формализации составляют важнейшую составную часть технологии географических информационных систем.

Пространственная информация ГИС содержит метрическую часть, описывающую позиционные свойства объектов, а также связанные с содержательные (семантические, тематические) атрибуты, или просто — «атрибуты», как их принято называть в англоязычной научной литературе. Атрибуты делятся на внутренние и внешние. К внутренним атрибутам относят идентификаторы (уникальные метки) массивов. Однородных данных, а также описание топологии пространственных объектов. Внешние атрибуты — это информация, которая обычно содержится в легенде карты. Для гипсометрической карты — это шкала высот, для почвенной карты — выделяемые на ней почвенные разновидности, для ландшафтной карты — морфологические или какие-либо другие единицы ландшафта и т. п.

Технология ввода пространственных данных в компьютер, их интерпретации и хранения в настоящее время предполагает поэлементное разделение содержания карты. Для ввода, например, топографической карты необходимо ее разделение на «слои» однородной информации, содержащие данные о рельефе, гидрографической сети, населенных пунктах, дорожной сети, административных границах и пр. Банки картографических данных в ГИС, таким образом, содержат однородные слои информации, которые, однако, могут быть совмещены средствами ГИС друг с другом в различном сочетании в соответствии с требованиями решаемых задач. Это открывает широкие возможности для построения первичных оригиналов поэлементных карт на основе банка картографических материалов, содержащихся в компьютере, учитывая, что банк картографических данных в ГИС может содержать сотни слоев однородной пространственной информации.

Как уже было отмечено, в настоящее время используются два основных метода формализации пространственных данных — Растровый И Векторный, соответствующие двум принципиально различным способам описания (моделям) данных. В первом способе пространственная информация соотносится с ячейками регулярной сетки как с элементами территории (растровое представление), во втором — используется система элементарных объектов, положение которых в пространстве определяется с помощью координат (векторное представление). Выбор способа формализации определяется многими факторами, среди которых: характер пространственной информации, источник получения данных, специфика решаемых задач, объем свободной памяти, быстродействие компьютера и некоторые другие.

Пространственная информация в ГИС — 5.0 out of
5
based on
1 vote

Где применяют ГИС

С помощью ГИС можно изучать поверхность Земли и расположенные в ее пределах подземные, наземные и надземные объекты, поэтому область применения достаточно широка. На самом деле ГИС используют практически все области. Это и графики движения поездов, и доставка, и планирование перевозок, и работа аварийных служб, и прогнозирование чрезвычайных ситуаций. Городские администрации и ЖКХ применяют ГИС при планировании построек и при анализе всех жилищных коммуникаций для быстрого устранения неполадок. Бизнес изучает геоданные для определения наиболее выгодного местоположения своих фирм с учетом транспортной проходимости и численности населения. С помощью геоданных экологи могут отслеживать пространственно-временное состояние окружающей среды, предсказывать катаклизмы и содействовать их устранению.

В будущем ГИС планируют все больше внедрять в работу беспилотного транспорта – пока еще в его управлении участвуют операторы-люди. Улучшенная система научит транспортные средства коммуницировать между собой, предупреждать об опасностях и планировать движение. Это поможет снизить количество ДТП и пробок, а также уменьшит загрязнение воздуха.

P.S. Если вам интересно, как можно добиться приличной точности при определении географических координат на Земле, читайте наш материал. А здесь мы рассказываем о проекциях географических карт.

Моделирование геопространственных данных

Как правило, различают примитивы геометрической формы точка , линия и поверхность. Поверхности часто моделируются только как полигоны . Однако для требовательных приложений этого недостаточно; Здесь необходимы криволинейные границы областей и могут возникать области с отверстиями ( анклавы ), а также участки с пространственно разделенными частями ( эксклавы ). С конца 20 века предпринимались попытки моделировать геоданные в соответствии с международными нормами и стандартами . В наборе стандартов ISO 191хх в Международной организации по стандартизации, существует ISO 19107 Географическая информация — Пространственная схема стандарт , который стандартизирует именно эту область.

измерение

Измерения данных в ГИС

двухмерный 2D: Каждая точка имеет координаты x и y . Таким образом, соединения линий или области, построенные на точках, находятся в одной плоскости ( плоскости xy ). Это соответствует нормальному отображению карты и управлению данными в кадастре .

два плюс одномерный 2 + 1D: У каждого объекта также есть атрибутивная информация о высоте (например, высота здания над зданием). Эту форму можно найти в некоторых кадастровых данных.

два с половиной измерения 2.5D: Каждая точка на виде сверху имеет высоту в дополнение к координатам x и y. Однако это означает, что высота зависит только от положения; Другими словами, существует только одно значение высоты для координаты положения (x, y). В этой форме доступно большинство цифровых моделей местности . Вертикальные стены и свесы не могут быть смоделированы таким образом.

трехмерное 3D: Все точки имеют координаты x, y и z (или высоту). Соединения линий — это пространственные линии, которые не лежат в одной плоскости. Если дуги окружности встречаются как соединения, это строго эллиптические сечения, лежащие в наклонной плоскости; или они должны быть аппроксимированы линиями с соответственно короткими сегментами. Поверхностные объекты являются плоскими поверхностями, только если они ограничены ровно тремя точками, в противном случае они являются изогнутыми пространственными поверхностями.

четырехмерный 4D: В дополнение к трем координатам в пространстве, время записывается как четвертая часть информации, которая является результатом хронологической последовательности. Это стало возможным, например, за счет использования метки времени для каждого объекта. Это можно использовать, чтобы узнать, в какой момент времени объект существовал или нет. Затем на основе этих данных могут быть созданы репрезентации прошлого (например: как выглядело место 15 февраля 2002 г., до того, как было возведено новое здание); Также могут быть созданы зависящие от времени анимации (например, ход добычи угля в шахте). Также возможно отображать связанные со временем геоданные (временные ряды) как путешествие во времени .

Даже если объекты имеют только двухмерные формы, они могут быть встроены в трехмерное или двухмерное пространство. Это означает, например, что для точки хранятся три координаты (x, y, z) или две координаты (x, y).

топология

Помимо геометрии (формы, размера и положения) объектов моделируются также топологические отношения объектов . Для этого используются основные топологические формы узлов, ребер и сеток. В простых системах точки соответствуют узлам, линии — ребрам, а поверхности — сеткам. От явного моделирования топологии можно отказаться, если оно может быть получено из геометрических данных. Так обстоит дело с простыми системами, когда геометрические данные доступны в трех измерениях. Двумерной геометрии обычно недостаточно для получения топологии; Железнодорожный переезд и переезд с разделением уровней (мост), например, топологически различаются, но их нельзя отличить друг от друга в двухмерной геометрии.

Применение пространственных данных

Геодезия и картография — это первичные области, где пространственные данные используются с наибольшей интенсивностью. В этом контексте, пространственные данные включают карты и другие географические изображения, а также данные из дрона, спутников, GPS и других геопозиционных технологий.

Экология и природопользование — пространственные данные могут быть использованы для анализа изменения окружающей среды, общего состояния природных ресурсов, а также мониторинга миграции различных видов животных и растительности.

Градостроительство и транспортный дизайн — пространственные данные могут использоваться для оценки общего состояния городских инфраструктур, их потенциальной загруженности, а также для построения оптимальных маршрутов и стратегий при перевозке.

Агрономия и земледелие — пространственные данные могут использоваться для планирования и управления агро-промышленным комплексом, включая оценку качества почв, анализ уровней урожайности, контроль за расходом и управлением водными ресурсами.

Монтаж и строительство — пространственные данные могут использоваться для планирования строительства и ремонта инфраструктуры, анализа качества зданий и инженерных систем, а также для проведения рабочих процессов и взаимодействия между различными участниками проекта.

Значения географических данных

Географические данные представляют собой информацию о местоположении и характеристиках географических объектов, таких как земля, вода и атмосфера. Они используются для анализа, планирования и принятия решений в различных областях, включая географию, геологию, экологию, агрономию, градостроительство и многое другое.

Значения географических данных могут быть представлены в разных форматах и типах:

Координаты: Географические координаты используются для описания точного местоположения объекта на Земле. Они могут быть выражены в градусах, минутах и секундах (Широта: 55°45’32» С, Долгота: 37°37’22» В) или в десятичных градусах (Широта: 55.759° С, Долгота: 37.622° В). Координаты могут быть абсолютными (географическими) или относительными (относительно других объектов или точек).
Атрибутивная информация: Это информация о свойствах или характеристиках географического объекта, таких как наименование, тип, площадь, высота, температура, население и т. д. Она представляет собой числовые, текстовые или категориальные данные, которые описывают объект и его характеристики.
Топология: Топология географических данных описывает пространственные отношения между объектами, например, связи «рядом», «внутри» или «пересекаются». Она позволяет выполнять сложные операции анализа и запросы, такие как определение соседних или перекрывающихся объектов.
Геометрия: Геометрия географических данных описывает форму и расположение географического объекта. Она может быть представлена различными способами, включая точки, линии, полигоны и многогранники. Геометрическая информация позволяет визуализировать и анализировать пространственные данные.

Значения географических данных могут быть использованы для различных целей, включая:

Создание карт и географических визуализаций;
Анализ местоположения и маршрутов;
Прогнозирование и моделирование изменений в окружающей среде;
Планирование и управление территорией;
Оценка рисков и уязвимости;
Разработка решений по охране окружающей среды и природных ресурсов.

Значения географических данных являются важным компонентом современных информационных систем и позволяют решать сложные задачи, связанные с пространственными данными и анализом.